(57)【要約】【課題】容易に高速回転が得られ回転特性も良く、さらに、構造が簡単であり小型のマイクロマシン化が可能な回転駆動装置を提供する。【解決手段】軸線まわりに回転可能で、かつ、外周面を備えた第１のロータ１２０の前記外周面に沿って、前記外周面より大径の内周面を備えた第２のロータ１３０を回転させる回転駆動方法である。第１または第２のロータ１２０，１３０の半径方向内方または外方で、第２のロータ１３０に回転方向の位相が異なる引力または斥力を作用させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線まわりに回転可能で、かつ、外周面を備えた第１のロータの前記外周面に沿って、前記外周面より大径の内周面を備えた第２のロータを回転させる回転駆動方法であって、
前記第１または第２のロータの半径方向内方または外方で、前記第２のロータに回転方向の位相が異なる引力または斥力を作用させることを特徴とする回転駆動方法。
【請求項２】
前記第１のロータの前記外周面は歯が刻まれており、前記第２のロータの前記内周面は、前記１のロータの前記歯と噛合する歯が刻まれていることを特徴とする請求項１記載の回転駆動方法。
【請求項３】
前記第２のロータに、前記回転方向の位相角度に応じた位相差を有する引力または斥力を作用させることを特徴とする請求項１または請求項２記載の回転駆動方法。
【請求項４】
ステータと、
前記ステータに軸線まわりに回転可能に支持され、かつ、外周面を備えた第１のロータと、
前記第１のロータの前記外周面より大径の内周面を備えた第２のロータと、
前記第１または第２のロータの半径方向内方または外方において、前記第２のロータに対する回転方向の位相が異なる引力または斥力をそれぞれ発生可能な複数の駆動部材と、
を備えたことを特徴とする回転駆動装置。
【請求項５】
ステータと、
前記ステータに軸線まわりに回転可能に支持され、かつ、歯が刻まれた外周面を備えた第１のロータと、
前記第１のロータの前記外周面より大径で、かつ、前記１のロータの前記歯と噛合する歯が刻まれた内周面を備えた第２のロータと、
前記第１または第２のロータの半径方向内方または外方において、前記第２のロータに対する回転方向の位相が異なる引力または斥力をそれぞれ発生可能な複数の駆動部材と、
を備えたことを特徴とする回転駆動装置。
【請求項６】
前記複数の駆動部材は、前記第２のロータの回転方向に沿って相互に任意の角度を挟んで配置され、当該角度に応じた位相差を有する引力または斥力をそれぞれ発生可能であることを特徴とする請求項４または請求項５記載の回転駆動装置。
【請求項７】
前記複数の駆動部材は、前記第２のロータの回転方向に沿って相互にπ／２の角度を挟んで配置され、当該角度に応じたπ／２の位相差を有する引力または斥力をそれぞれ発生可能であることを特徴とする請求項４または請求項５記載の回転駆動装置。
【請求項８】
前記複数の駆動部材は、前記ステータに設けられることを特徴とする請求項４〜７のいずれか１項記載の回転駆動装置。
【請求項９】
前記各駆動部材は、電磁力を用いて前記ロータに対する引力または斥力を発生可能な電磁力駆動部材で構成されることを特徴とする請求項４〜８のいずれか１項記載の回転駆動装置。
【請求項１０】
前記各駆動部材は、静電力を用いて前記ロータに対する引力または斥力を発生可能な静電力駆動部材で構成されることを特徴とする請求項４〜８のいずれか１項記載の回転駆動装置。
【請求項１１】
前記各駆動部材は、圧電力を用いて前記ロータに対する引力または斥力を発生可能な圧電力駆動部材で構成されることを特徴とする請求項４〜８のいずれか１項記載の回転駆動装置。
【請求項１２】
前記各駆動部材は、光圧力を用いて前記ロータに対する引力または斥力を発生可能な光圧力駆動部材で構成されることを特徴とする請求項４〜８のいずれか１項記載の回転駆動装置。
【請求項１３】
前記各駆動部材は、光起電力を用いて前記ロータに対する引力または斥力を発生可能な光起電力駆動部材で構成されることを特徴とする請求項４〜８のいずれか１項記載の回転駆動装置。
【請求項１４】
前記各駆動部材は、熱応力（熱膨張）を用いて前記ロータに対する引力または斥力を発生可能な熱応力（熱膨張）駆動部材で構成されることを特徴とする請求項４〜８のいずれか１項記載の回転駆動装置。
【請求項１５】
前記ロータが回転している状態で、回転速度を加速または減速させる加速／減速部材をさらに備えたことを特徴とする請求項４〜１４のいずれか１項記載の回転駆動装置。
【請求項１６】
前記加速／減速部材は、前記ロータの一部の領域が有する磁荷または電荷の極性と同じ極性の磁場または電場と、逆の極性の磁場または電場とを切り換えて発生可能な磁極または電極を備え、
前記ロータの前記領域が前記加速／減速部材を通過する手前において、前記磁極または電極が前記磁荷または電荷の極性と逆の極性の磁場または電場を発生することで前記ロータを加速させ、また、前記磁極または電極が前記磁荷または電荷の極性と同じ極性の磁場または電場を発生することで前記ロータを減速させることを特徴とする請求項１５記載の回転駆動装置。
【請求項１７】
前記加速／減速部材は、前記ステータに設けられることを特徴とする請求項１５または請求項１６記載の回転駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、サイクロイド動作を利用した回転駆動方法および装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、回転駆動装置はステータ板に固定された保持筒の内側に軸受を保持し、その外周に磁芯コアを取付けてこれに複数の駆動コイルを巻き、ロータケースに固定したロータマグネットでその磁芯コアを囲むようにしてロータ軸を軸受に軸支させ、ロータケースの外周部に位置検出センサを配置した構成を有していた。
【特許文献１】特開平９−３２２５０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、前述のような回転駆動装置では磁芯コアを囲むようにしてマグネットが配置されるため小型化が難しいという問題があった。
【０００４】
この発明は、上記課題を解決するために為されたものであり、構造が簡単で小型のマイクロマシン化が可能であり、しかも、容易に高速回転が得られ回転特性も良い回転駆動方法および装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明の請求項１に係る回転駆動方法は、軸線まわりに回転可能で、かつ、外周面を備えた第１のロータの前記外周面に沿って、前記外周面より大径の内周面を備えた第２のロータを回転させる回転駆動方法であって、前記第１または第２のロータの半径方向内方または外方で、前記第２のロータに回転方向の位相が異なる引力または斥力を作用させることを特徴とする。
【０００６】
この発明の請求項２に係る回転駆動方法は、請求項１記載の回転駆動方法において、前記第１のロータの前記外周面は歯が刻まれており、前記第２のロータの前記内周面は、前記１のロータの前記歯と噛合する歯が刻まれていることを特徴とする。
【０００７】
この発明の請求項３に係る回転駆動方法は、請求項１または請求項２記載の回転駆動方法において、前記第２のロータに、前記回転方向の位相角度に応じた位相差を有する引力または斥力を作用させることを特徴とする。
【０００８】
この発明の請求項４に係る回転駆動装置は、ステータと、前記ステータに軸線まわりに回転可能に支持され、かつ、外周面を備えた第１のロータと、前記第１のロータの前記外周面より大径の内周面を備えた第２のロータと、前記第１または第２のロータの半径方向内方または外方において、前記第２のロータに対する回転方向の位相が異なる引力または斥力をそれぞれ発生可能な複数の駆動部材と、を備えたことを特徴とする。
【０００９】
この発明の請求項５に係る回転駆動装置は、ステータと、前記ステータに軸線まわりに回転可能に支持され、かつ、歯が刻まれた外周面を備えた第１のロータと、前記第１のロータの前記外周面より大径で、かつ、前記１のロータの前記歯と噛合する歯が刻まれた内周面を備えた第２のロータと、前記第１または第２のロータの半径方向内方または外方において、前記第２のロータに対する回転方向の位相が異なる引力または斥力をそれぞれ発生可能な複数の駆動部材と、を備えたことを特徴とする。
【００１０】
この発明の請求項６に係る回転駆動装置は、請求項４または請求項５記載の回転駆動装置において、前記複数の駆動部材は、前記第２のロータの回転方向に沿って相互に任意の角度を挟んで配置され、当該角度に応じた位相差を有する引力または斥力をそれぞれ発生可能であることを特徴とする。
【００１１】
この発明の請求項７に係る回転駆動装置は、請求項４または請求項５記載の回転駆動装置において、前記複数の駆動部材は、前記第２のロータの回転方向に沿って相互にπ／２の角度を挟んで配置され、当該角度に応じたπ／２の位相差を有する引力または斥力をそれぞれ発生可能であることを特徴とする。
【００１２】
この発明の請求項８に係る回転駆動装置は、請求項４〜７のいずれか１項記載の回転駆動装置において、前記複数の駆動部材は、前記ステータに設けられることを特徴とする。
【００１３】
この発明の請求項９に係る回転駆動装置は、請求項４〜８のいずれか１項記載の回転駆動装置において、前記各駆動部材は、電磁力を用いて前記ロータに対する引力または斥力を発生可能な電磁力駆動部材で構成されることを特徴とする。
【００１４】
この発明の請求項１０に係る回転駆動装置は、請求項４〜８のいずれか１項記載の回転駆動装置において、前記各駆動部材は、静電力を用いて前記ロータに対する引力または斥力を発生可能な静電力駆動部材で構成されることを特徴とする。
【００１５】
この発明の請求項１１に係る回転駆動装置は、請求項４〜８のいずれか１項記載の回転駆動装置において、前記各駆動部材は、圧電力を用いて前記ロータに対する引力または斥力を発生可能な圧電力駆動部材で構成されることを特徴とする。
【００１６】
この発明の請求項１２に係る回転駆動装置は、請求項４〜８のいずれか１項記載の回転駆動装置において、前記各駆動部材は、光圧力を用いて前記ロータに対する引力または斥力を発生可能な光圧力駆動部材で構成されることを特徴とする。
【００１７】
この発明の請求項１３に係る回転駆動装置は、請求項４〜８のいずれか１項記載の回転駆動装置において、前記各駆動部材は、光起電力を用いて前記ロータに対する引力または斥力を発生可能な光起電力駆動部材で構成されることを特徴とする。
【００１８】
この発明の請求項１４に係る回転駆動装置は、請求項４〜８のいずれか１項記載の回転駆動装置において、前記各駆動部材は、熱応力（熱膨張）を用いて前記ロータに対する引力または斥力を発生可能な熱応力（熱膨張）駆動部材で構成されることを特徴とする。
【００１９】
この発明の請求項１５に係る回転駆動装置は、請求項４〜１４のいずれか１項記載の回転駆動装置において、前記ロータが回転している状態で、回転速度を加速または減速させる加速／減速部材をさらに備えたことを特徴とする。
【００２０】
この発明の請求項１６に係る回転駆動装置は、請求項１５記載の回転駆動装置において、前記加速／減速部材は、前記ロータの一部の領域が有する磁荷または電荷の極性と同じ極性の磁場または電場と、逆の極性の磁場または電場とを切り換えて発生可能な磁極または電極を備え、前記ロータの前記領域が前記加速／減速部材を通過する手前において、前記磁極または電極が前記磁荷または電荷の極性と逆の極性の磁場または電場を発生することで前記ロータを加速させ、また、前記磁極または電極が前記磁荷または電荷の極性と同じ極性の磁場または電場を発生することで前記ロータを減速させることを特徴とする。
【００２１】
この発明の請求項１７に係る回転駆動装置は、請求項１５または請求項１６記載の回転駆動装置において、前記加速／減速部材は、前記ステータに設けられることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
この発明は以上のように、軸線まわりに回転可能で、かつ、外周面を備えた第１のロータの前記外周面に沿って、前記外周面より大径の内周面を備えた第２のロータを回転させる回転駆動方法であって、前記第１または第２のロータの半径方向内方または外方で、前記第２のロータに回転方向の位相が異なる引力または斥力を作用させるように構成したので、容易に高速回転が得られ回転特性も良く、構造が簡単で小型のマイクロマシン化が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
この発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
【００２４】
図１は、この発明による回転駆動装置の第１の実施形態を示す概略的平面図、図２は概略的縦断面図であり、この回転駆動装置１０１の動作原理について説明する。
【００２５】
この回転駆動装置１０１は、段付きのステータ１１０の中央に、ベアリング１１２を介して第１ロータ１２０がＺ軸を中心に回転可能に取り付けられる。第１ロータ１２０の外周面にはギヤ（詳細な図示は省略）１２１が形成されている。また、このギヤ１２１と噛合するギヤ（詳細な図示は省略）１３１を内周面に備えた第２ロータ１３０が、ステータ１１０の段部に置かれている。第２ロータ１３０はＸＹ平面状を自由に動くものであり、Ｚ軸を中心に回転可能である。
【００２６】
すなわち、この回転駆動装置１０１の第１ロータ１２０は、Ｚ軸を中心に回転可能であり、また第２ロータ１３０は、第１ロータ１２０の外径と第２ロータ１３０の内径とのクリアランス分だけＸＹ平面上を自由に動くことができる。
【００２７】
ステータ１１０の外側には、Ｘ軸とＹ軸の延長線上に駆動部材１１５ａ，１１５ｂ，１１５ｃ，１１５ｄが設けてある。これらの駆動部材１１５ａ，１１５ｂ，１１５ｃ，１１５ｄは、ステータ１１０の中心を中心とする９０度の角度で配置されており、各駆動部材を作動させると、第２ロータ１３０を吸引もしくは反発することができる。
【００２８】
つぎに、図３〜図６を用いて、４つの駆動部材１１５ａ〜１１５ｄを順番に作動させることで、回転駆動装置１０１の第２ロータ１３０が回転することについて説明する。
【００２９】
まず、図１に示すように、駆動部材１１５ａを作動させると、第２ロータ１３０が吸引されて図示の位置に移動する。このとき、第２ロータ１３０に（１）という点があるとする。
【００３０】
つぎに、図３に示すように、駆動部材１１５ｂを作動させると、第２ロータ１３０が吸引されて図示の位置に移動する。このとき、第２ロータ１３０の内径が第１ロータ１２０の外径に沿って公転することで、図１で（１）にあった点は、（２）の位置に移動する。
【００３１】
つぎに、図４に示すように、駆動部材１１５ｃを作動させると、第２ロータ１３０が吸引されて図示の位置に移動する。このとき、第２ロータ１３０の内径が第１ロータ１２０の外径に沿って公転することで、図３で（２）にあった点は、（３）の位置に移動する。
【００３２】
つぎに、図５に示すように、駆動部材１１５ｄを作動させると、第２ロータ１３０が吸引されて図示の位置に移動する。このとき、第２ロータ１３０の内径が第１ロータ１２０の外径に沿って公転することで、図４で（３）にあった点は、（４）の位置に移動する。
【００３３】
つぎに、図６に示すように、駆動部材１１５ａを再び作動させると、第２ロータ１３０が吸引されて図示の位置に移動する。このとき、第２ロータ１３０の内径が第１ロータ１２０の外径に沿って公転することで、図５で（４）にあった点は、（５）の位置に移動する。
【００３４】
つまり、駆動部材１１５ａ〜１１５ｄを順番に作動させて第２ロータ１３０を１回転公転させると、
２π＊（第２ロータの内径）／（第１ロータの外径）−２π
の角度を自転することになる［単位はｒａｄ］。
【００３５】
すなわち、角運動保存の法則および摩擦により、第２ロータ１３０の自転が発生することが理解される。
【００３６】
そして、第２ロータ１３０が回転することで、第２ロータ１３０のギヤ１３１と噛合するギヤ１２１を介して、第１ロータ１２０がＺ軸を回転軸としてその軸線まわりに回転する。
【００３７】
なお、これらの点の位置（１）〜（５）は、便宜的に図示するものであり、駆動部材１１５ａ〜１１５ｄを順番に作動させたときの正確な位置を示すものではない。
【００３８】
このような駆動部材１１５ａ〜１１５ｄは、例えば、電磁力を用いて第２ロータ１３０に駆動力を発生する電磁力駆動部材で構成することができる。この場合、駆動部材１１５ａ〜１１５ｄを電磁石で構成し、第２ロータ１３０を磁性体で構成することにより、電磁力駆動部材１１５ａ〜１１５ｄに通電した時、第２ロータ１３０をそれぞれ駆動部材１１５ａ〜１１５ｄの方向に吸引することができる。
【００３９】
また、駆動部材１１５ａ〜１１５ｄは、例えば、静電力を用いて第２ロータ１３０に駆動力を発生する静電力駆動部材で構成することができる。この場合、駆動部材１１５ａ〜１１５ｄは電極で構成し、第２ロータ１３０を絶縁体または誘電体で構成することにより、静電力駆動部材１１５ａ〜１１５ｄに通電した時、第２ロータ１３０をそれぞれ駆動部材１１５ａ〜１１５ｄの方向に吸引もしくは逆方向に反発させることができる。
【００４０】
また、駆動部材１１５ａ〜１１５ｄは、例えば、圧電力を用いて第２ロータ１３０に駆動力を発生する圧電力駆動部材で構成することができる。この場合、駆動部材１１５ａ〜１１５ｄは圧電素子で構成し、ステータ１１０を介さずに第２ロータ１３０に直接接触させることで、圧電力駆動部材１１５ａ〜１１５ｄを駆動させた時、第２ロータ１３０をそれぞれ駆動部材１１５ａ〜１１５ｄの方向の逆方向に反発させることができる。
【００４１】
また、駆動部材１１５ａ〜１１５ｄは、例えば、光圧力を用いて第２ロータ１３０に駆動力を発生する光圧力駆動部材で構成することができる。この場合、駆動部材１１５ａ〜１１５ｄはフォトンプレッシャー排出装置で構成することで、光圧力駆動部材１１５ａ〜１１５ｄを駆動させた時、第２ロータ１３０をそれぞれ駆動部材１１５ａ〜１１５ｄの方向の逆方向に反発させることができる。
【００４２】
また、駆動部材１１５ａ〜１１５ｄは、例えば、光起電力を用いて第２ロータ１３０に駆動力を発生する光起電力駆動部材で構成することができる。この場合、駆動部材１１５ａ〜１１５ｄはレーザー排出装置で構成し、第２ロータ１３０にはフォトダイオードにより起電力を発生させる構成にすることで、光起電力駆動部材１１５ａ〜１１５ｄを駆動させた時、第２ロータ１３０をそれぞれ駆動部材１１５ａ〜１１５ｄの方向に吸引もしくは逆方向に反発させることができる。
【００４３】
また、駆動部材１１５ａ〜１１５ｄは、例えば、熱応力（熱膨張）を用いて第２ロータ１３０に駆動力を発生する熱応力（熱膨張）駆動部材で構成することができる。この場合、駆動部材１１５ａ〜１１５ｄは熱源で構成し、ステータ１１０を介さずに第２ロータ１３０に直接接触させ第２ロータ１３０に熱応力（熱膨張）を加えることで、熱応力（熱膨張）駆動部材１１５ａ〜１１５ｄを駆動させた時、第２ロータ１３０をそれぞれ駆動部材１１５ａ〜１１５ｄの方向の逆方向に反発させることができる。
【００４４】
このような駆動部材１１５ａ〜１１５ｄをそれぞれ９０°の位相差で作動させることにより、第２ロータ１３０にＸ軸方向にＭｘ１、Ｙ軸方向にＭｙ１、Ｘ軸方向にＭｘ２、Ｙ軸方向にＭｙ２をそれぞれ発生させることができる。そして、第２ロータ１３０にＭｘ１，Ｍｙ１，Ｍｘ２，Ｍｙ２を順に発生させることで、第２ロータ１３０はＺ軸を回転軸として回転することとなる。
【００４５】
このような駆動部材１１５ａ〜１１５ｄを作動させる入力波形は図７に示すような矩形波（パルス波形）を用いることができる。ここで、図７も参照して第２ロータ１３０の回転方向にて説明する。
【００４６】
まず、図７（ａ）に示すように、第１の駆動部材１１５ａを作動させ、続いてこれと９０°（π／２）の位相差をもって第２の駆動部材１１５ｂを作動させ、続いてこれと９０°（π／２）の位相差をもって第３の駆動部材１１５ｃを作動させ、続いてこれと９０°（π／２）の位相差をもって第４の駆動部材１１５ｄを作動させたときは、第２ロータ１３０には、Ｘ軸上モーメントＭｘ１に続いてこれと９０°の位相差をもってＹ軸上モーメントＭｙ１が、さらにＸ軸上モーメントＭｘ２に続いてこれと９０°の位相差をもってＹ軸上モーメントＭｙ２が交互に発生（誘起）し、これにより、Ｚ軸まわりには図２に矢印ａで示すようなモーメントＭｚａが生起される。すなわち、第２ロータ１３０は、第１の駆動部材１１５ａに対応する位置（箇所）が第２の駆動部材１１５ｂに対応する位置（箇所）へ移動する方向に回転する。
【００４７】
そして、第２ロータ１３０の回転にともなって、第１ロータ１２０が、第２ロータ１３０の回転方向と同方向に回転する。
【００４８】
反対に、図７（ｂ）に示すように、第４の駆動部材１１５ｄを作動させ、続いてこれと９０°（π／２）の位相差をもって第３の駆動部材１１５ｃを作動させ、続いてこれと９０°（π／２）の位相差をもって第２の駆動部材１１５ｂを作動させ、続いてこれと９０°（π／２）の位相差をもって第１の駆動部材１１５ａを作動させたときは、第２ロータ１３０には、Ｙ軸上モーメントＭｙ２に続いてこれと９０°の位相差をもってＸ軸上モーメントＭｘ２が、さらにＹ軸上モーメントＭｙ１に続いてこれと９０°の位相差をもってＸ軸上モーメントＭｘ１が交互に発生（誘起）し、これにより、Ｚ軸まわりには図２に矢印ｂで示すようなモーメントＭｚｂが生起される。すなわち、第２ロータ１３０は、第２の駆動部材１１５ｂに対応する位置（箇所）が第１の駆動部材１１５ａに対応する位置（箇所）へ移動する方向に回転する。
【００４９】
そして、第２ロータ１３０の回転にともなって、第１ロータ１２０が、第２ロータ１３０の回転方向と同方向に回転する。
【００５０】
なお駆動部材１１５ａ〜１１５ｄを作動させる入力波形は、図７に示すような矩形波（パルス波形）に代えて、例えば正弦波を用いることもできる。
【００５１】
この回転駆動装置１０１は、さらに、ステータ１１０に、第２ロータ１３０が回転している状態で回転速度を加速または減速させる加速／減速部材１１６を設けることが好ましい。
【００５２】
加速／減速部材１１６は、図８に示すように、第２ロータ１３０の一部の領域１２６が有する磁荷（磁気）の極性（Ｎ極またはＳ極）と同じ極性の磁場と、逆の極性の磁場とを切り換えて発生可能な磁極（電磁石）１１７を備えて構成される。
【００５３】
すなわち、図８に示すように、第２ロータ１３０の一部の領域１２６に磁石プレート１２７を貼り付けておく。例えば、第２ロータ１３０の上面側にＮ極の磁石プレート１２７Ｎ、ロータ１２０の下面側にＳ極の磁石プレート１２７Ｓを貼り付けておく。
【００５４】
第２ロータ１３０が回転しているとき磁石プレート１２７を貼り付けた領域１２６が通過する位置またはその付近に、加速／減速部材１１６の電磁石（磁極）１１７を配置する。例えば、図８に示すように、第２ロータ１３０の上面側に電磁石（磁極）１１７Ｕを配置し、第２ロータ１３０の下面側に電磁石（磁極）１１７Ｄを配置する。
【００５５】
そして、第２ロータ１３０の前記領域１２６が加速／減速部材１１６を通過する手前で、電磁石１１７Ｕ，１１７Ｄに通電してＮ極またはＳ極の磁極を生起させる。また、第２ロータ１３０の前記領域１２６が加速／減速部材１１６を通過する瞬間に、電磁石１１７Ｕ，１１７Ｄの通電を解除して消極させる。このような電磁石１１７Ｕ，１１７Ｄのオン／オフのタイミングは、適宜のセンサを用いて的確に行う。
【００５６】
第２ロータ１３０の回転を加速させるときは、図８に示すように、電磁石１１７Ｕに通電してＳ極の磁極を生起させるとともに、電磁石１１７Ｄに通電してＮ極の磁極を生起させる。これにより、第２ロータ１３０の上面側の磁石プレート１２７Ｎ（Ｎ極）には、電磁石１１７Ｕの磁極（Ｓ極）から磁気的な吸引力が作用し、かつ、第２ロータ１３０の下面側の磁石プレート１２７Ｓ（Ｓ極）には、電磁石１１７Ｄの磁極（Ｎ極）から磁気的な吸引力が作用し、その結果、第２ロータ１３０の回転は加速される。
【００５７】
一方、第２ロータ１３０の回転を減速させるときは、図９に示すように、電磁石１１７Ｕに通電してＮ極の磁極を生起させるとともに、電磁石１１７Ｄに通電してＳ極の磁極を生起させる。これにより、第２ロータ１３０の上面側の磁石プレート１２７Ｎ（Ｎ極）には、電磁石１１７Ｕの磁極（Ｎ極）から磁気的な斥力が作用し、かつ、第２ロータ１３０の下面側の磁石プレート１２７Ｓ（Ｓ極）には、電磁石１１７Ｄの磁極（Ｓ極）から磁気的な斥力が作用し、その結果、第２ロータ１３０の回転は減速される。
【００５８】
また、加速／減速部材１１６は、図１０に示すように、第２ロータ１３０の一部の領域１２８が有する電荷の極性（＋極または−極）と同じ極性の電場と、逆の極性の電場とを切り換えて発生可能な電極部１１８を備えて構成することも可能である。
【００５９】
すなわち、図１０に示すように、第２ロータ１３０の一部の領域１２８に＋極または−極（例えば−極）を帯電させておく。
【００６０】
第２ロータ１３０が回転しているとき前記帯電領域１２８が通過する位置またはその付近に、加速／減速部材１１６の電極部１１８を配置する。例えば、図１０に示すように、第２ロータ１３０の上面側に電極部１１８Ｕを配置し、第２ロータ１３０の下面側に電極部１１８Ｄを配置する。そして、第２ロータ１３０の前記帯電領域１２８が加速／減速部材１１６を通過する手前で、電極部１１８Ｕ，１１８Ｄに通電して＋極または−極の電極を生起させる。
【００６１】
第２ロータ１３０の回転を加速させるときは、図１０（ａ）に示すように、電極部１１８Ｕ，１１８Ｄに通電して＋極の電極を生起させる。これにより、第２ロータ１３０の前記帯電領域１２８（−極）には、電極部１１８Ｕ，１１８Ｄの電極（＋極）から電気的な吸引力が作用し、その結果、第２ロータ１３０の回転は加速される。
【００６２】
一方、第２ロータ１３０の回転を減速させるときは、図１０（ｂ）に示すように、電極部１１８Ｕ，１１８Ｄに通電して−極の電極を生起させる。これにより、第２ロータ１３０の前記帯電領域１２８（−極）には、電極部１１８Ｕ，１１８Ｄの電極（−極）から電気的な斥力が作用し、その結果、第２ロータ１３０の回転は減速される。
【００６３】
図１１は、この発明による回転駆動装置の第２の実施形態を示す概略的平面図、図１２は概略的縦断面図である。
【００６４】
この回転駆動装置２０１は、段付きの支柱２１１を有するステータ２１０に、段付きの支柱２１１に取り付けたベアリング２１２を介して、第１ロータ２２０がＺ軸を中心に回転可能に取り付けられる。第１ロータ２２０の外周面にはギヤ（詳細な図示は省略）２２１が形成されている。また、このギヤ２２１と噛合するギヤ（詳細な図示は省略）２３１を内周面に備えた第２ロータ２３０が、ステータ２１０に置かれている。第２ロータ２３０はＸＹ平面状を自由に動くものであり、Ｚ軸を中心に回転可能である。
【００６５】
すなわち、この回転駆動装置２０１の第１ロータ２２０は、Ｚ軸を中心に回転可能であり、また第２ロータ２３０は、第１ロータ２２０の外径と第２ロータ２３０の内径とのクリアランス分だけＸＹ平面上を自由に動くことができる。
【００６６】
ステータ２１０には、Ｘ軸とＹ軸の延長線上に４つの駆動部材２１５ａ，２１５ｂ，２１５ｃ，２１５ｄが設けてある。これらの駆動部材２１５ａ，２１５ｂ，２１５ｃ，２１５ｄは、ステータ２１０の中心を中心とする９０度の角度で配置されており、各駆動部材を作動させると、第２ロータ２３０を吸引もしくは反発することができる。
【００６７】
このような駆動部材２１５ａ〜２１５ｄを９０°の位相差で作動させることにより、第２ロータ２３０にＸ軸上モーメントＭｘ１及びＭｘ２とＹ軸上モーメントＭｙ１及びＭｙ２を交互に発生させ、第２ロータ２３０の回転軸ＺのまわりにモーメントＭｚを生起させ、このＺ軸まわりのモーメントＭｚにより、第２ロータ２３０はＺ軸を回転軸として回転する。
【００６８】
つぎに、図１３〜図１６を用いて、４つの駆動部材２１５ａ〜２１５ｄを順番に作動させることで、回転駆動装置２０１の第２ロータ２３０が回転することについて説明する。
【００６９】
まず、図１１に示すように、駆動部材２１５ａを作動させると、第２ロータ２３０が吸引されて図示の位置に移動する。このとき、第２ロータ２３０に（１）という点があるとする。
【００７０】
つぎに、図１３に示すように、駆動部材２１５ｂを作動させると、第２ロータ２３０が吸引されて図示の位置に移動する。このとき、第２ロータ２３０の内径が第１ロータ２２０の外径に沿って公転することで、図１１で（１）にあった点は、（２）の位置に移動する。
【００７１】
つぎに、図１４に示すように、駆動部材２１５ｃを作動させると、第２ロータ２３０が吸引されて図示の位置に移動する。このとき、第２ロータ２３０の内径が第１ロータ２２０の外径に沿って公転することで、図１３で（２）にあった点は、（３）の位置に移動する。
【００７２】
つぎに、図１５に示すように、駆動部材２１５ｄを作動させると、第２ロータ２３０が吸引されて図示の位置に移動する。このとき、第２ロータ２３０の内径が第１ロータ２２０の外径に沿って公転することで、図１４で（３）にあった点は、（４）の位置に移動する。
【００７３】
つぎに、図１６に示すように、駆動部材２１５ａを再び作動させると、第２ロータ２３０が吸引されて図示の位置に移動する。このとき、第２ロータ２３０の内径が第１ロータ２２０の外径に沿って公転することで、図１５で（４）にあった点は、（５）の位置に移動する。
【００７４】
つまり、駆動部材２１５ａ〜２１５ｄを順番に作動させて第２ロータ２３０を１回転公転させると、
２π＊（第２ロータの内径）／（第１ロータの外径）−２π
の角度を自転することになる［単位はｒａｄ］。
【００７５】
すなわち、角運動保存の法則および摩擦により、第２ロータ２３０の自転が発生することが理解される。
【００７６】
そして、第２ロータ２３０が回転することで、第２ロータ２３０のギヤ２３１と噛合するギヤ２２１を介して、第１ロータ２２０がＺ軸を回転軸としてその軸線まわりに回転する。
【００７７】
なお、これらの点の位置（１）〜（５）は、便宜的に図示するものであり、駆動部材２１５ａ〜２１５ｄを順番に作動させたときの正確な位置を示すものではない。
【００７８】
このような駆動部材２１５ａ〜２１５ｄを作動させる入力波形は、図７に示すような矩形波（パルス波形）を用いることができる。ここで、図７も参照して第２ロータ２３０の回転方向について説明する。
【００７９】
まず、図７（ａ）に示すように、第１の駆動部材２１５ａを作動させ、続いてこれと９０°（π／２）の位相差をもって第２の駆動部材２１５ｂを作動させ、続いてこれと９０°（π／２）の位相差をもって第３の駆動部材２１５ｃを作動させ、続いてこれと９０°（π／２）の位相差をもって第４の駆動部材２１５ｄを作動させたときは、第２ロータ２３０には、Ｘ軸上モーメントＭｘ１に続いてこれと９０°の位相差をもってＹ軸上モーメントＭｙ１が、さらにＸ軸上モーメントＭｘ２に続いてこれと９０°の位相差をもってＹ軸上モーメントＭｙ２が交互に発生（誘起）し、これにより、Ｚ軸まわりには図１２に矢印ａで示すようなモーメントＭｚａが生起される。すなわち、第２ロータ２３０は、第１の駆動部材２１５ａに対応する位置（箇所）が第２の駆動部材２１５ｂに対応する位置（箇所）へ移動する方向に回転する。
【００８０】
そして、第２ロータ２３０の回転にともなって、第１ロータ２２０が、第２ロータ２３０の回転方向と同方向に回転する。
【００８１】
反対に、図７（ｂ）に示すように、第４の駆動部材２１５ｄを作動させ、続いてこれと９０°（π／２）の位相差をもって第３の駆動部材２１５ｃを作動させ、続いてこれと９０°（π／２）の位相差をもって第２の駆動部材２１５ｂを作動させ、続いてこれと９０°（π／２）の位相差をもって第１の駆動部材２１５ａを作動させたときは、第２ロータ２３０には、Ｙ軸上モーメントＭｙ２に続いてこれと９０°の位相差をもってＸ軸上モーメントＭｘ２が、さらにＹ軸上モーメントＭｙ１に続いてこれと９０°の位相差をもってＸ軸上モーメントＭｘ１が交互に発生（誘起）し、これにより、Ｚ軸まわりには図１２に矢印ｂで示すようなモーメントＭｚｂが生起される。すなわち、第２ロータ２３０は、第２の駆動部材２１５ｂに対応する位置（箇所）が第１の駆動部材２１５ａに対応する位置（箇所）へ移動する方向に回転する。
【００８２】
そして、第２ロータ２３０の回転にともなって、第１ロータ２２０が、第２ロータ２３０の回転方向と同方向に回転する。
【００８３】
この実施形態の場合も、第１の実施形態の加速／減速部材１１６と同様に、適宜の加速／減速部材を設けることが好ましい。
【００８４】
以上のようなこの発明によれば、ロータと直交する軸上に駆動力発生部を２点以上有し、それぞれの駆動力を位相をずらして作動させることでロータを回転するという原理を利用することによって、軸芯コアを囲むようにしてマグネットを配置する必要がなくなる。すなわち、小型化が可能となり、例えば、薄型ハードディスクドライブのモータとして適応可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】この発明による回転駆動装置の第１の実施形態を示し、駆動部材１１５ａを作動させたときの概略的平面図である。
【図２】図１の回転駆動装置の概略的縦断面図である。
【図３】図１の回転駆動装置において駆動部材１１５ｂを作動させたときの概略的平面図である。
【図４】図１の回転駆動装置において駆動部材１１５ｃを作動させたときの概略的平面図である。
【図５】図１の回転駆動装置において駆動部材１１５ｄを作動させたときの概略的平面図である。
【図６】図１の回転駆動装置において再び駆動部材１１５ａを作動させたときの概略的平面図である。
【図７】図１の回転駆動装置の駆動部材に入力する入力波形の一例を示す波形図である。
【図８】図１の回転駆動装置の加速方法の一例を示す説明図である。
【図９】図１の回転駆動装置の減速方法の一例を示す説明図である。
【図１０】図１の回転駆動装置の加速方法および減速方法の他の例を示す説明図である。
【図１１】この発明による回転駆動装置の第２の実施形態を示し、駆動部材２１５ａを作動させたときの概略的平面図である。
【図１２】図１１の回転駆動装置の概略的縦断面図である。
【図１３】図１１の回転駆動装置において駆動部材３１５ｂを作動させたときの概略的平面図である。
【図１４】図１１の回転駆動装置において駆動部材３１５ｃを作動させたときの概略的平面図である。
【図１５】図１１の回転駆動装置において駆動部材３１５ｄを作動させたときの概略的平面図である。
【図１６】図１１の回転駆動装置において再び駆動部材３１５ａを作動させたときの概略的平面図である。
【符号の説明】
【００８６】
１０１，２０１  回転駆動装置
１１０，２１０  ステータ
１１２，２１２  ベアリング
２１１  支柱
１１５ａ〜１１５ｄ，２１５ａ〜２１５ｄ  駆動部材
１２０，２２０  第１ロータ
１２１，２２１  ギヤ
１１６  加速／減速部材
１１７  電磁石
１１８  電極
１２７  磁気プレート
１３０，２３０  第２ロータ
１３１，２３１  ギヤ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2007124895.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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